聚能射流成型技术揭秘:SPH方法初探

Keywords:金属射流、SPH


Tools: LS-PrePost , LS-DYNA SMP

采用SPH方法模拟聚能射流成型过程。建立 由 SPH  粒子构成的计算模型时,要求 SPH  粒子的质量及坐标分布满足下列条件:

1)模型中SPH粒子的排列尽可能规则和均匀;

2)模型中SPH粒子的质量要尽可能一致。


在建立包括炸药、药型罩等结构的聚能装药模型时,需要采用均匀分布的 SPH 粒子对模型进行离散,并保证粒子间距基本一致。在模型几何尺寸相差较大的情况下,通常难以保证模型精细离散与粒子数量控制的平衡。在这种情况下,需要对各个结构分别进行离散,优先保证同一结构内部的 SPH 粒子空间分布均匀和质量相对一致,对于不同结构间粒子间距的控制可以降低要求。


构建SPH粒 子模型的两种方法:

1)采用网格-无网格转换的方法建立聚能装药的 SPH 粒子计算模型。该方法是将有限元网格单元转换为 SPH 粒子,新生成的 SPH 粒子坐标位于原有网格单元的质心,粒子的质量与网格单元的质量相同,其占据的体积为原有网格单元的体积。

2)先分别建立炸药和药型罩的空心外壳,然后在其中填充等间距的SPH粒子。本文采用第二种方法构建有限元模型。



NO.20 聚能射流成型(SPH)的图2

有限元模型



NO.20 聚能射流成型(SPH)的图3

NO.20 聚能射流成型(SPH)的图4

均匀排布的炸药和药型罩粒子



开展三种工况模拟,通过修改相关参数,不断优化SPH聚能射流的成型形态。

1)FORM=1

NO.20 聚能射流成型(SPH)的图5

射流出现断裂、粒子飞散



2)FORM=0

NO.20 聚能射流成型(SPH)的图6

射流成型较好,没有粒子飞散,但头部粒子较分散

NO.20 聚能射流成型(SPH)的图7

射流速度分布



3)FORM=0,考虑人工粘性

NO.20 聚能射流成型(SPH)的图8

射流 成型良好 ,头部粒子未分散

NO.20 聚能射流成型(SPH)的图9

射流速度分布

NO.20 聚能射流成型(SPH)的图10

NO.20 聚能射流成型(SPH)的图11

射流成型过程


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